普通高等教育“十一五”国家级规划教材 化工热力学 (通用型) 第二版 马沛生李永红主编 园化学工业食版社
圆■第二版前言■题 本书于2005年出版后，在多所高校中得到使用，在此深表谢意！同时我们感到应对本书 及时修订改进。 在第二版中我们坚持通用型的特色，力图使本书适用范围更广，并且更关注化工热力学的 实用性，特别是在化工计算或设计中的应用。书中调整了部分内容，例如增加了热泵精馏，氨 的5图单位改用国际标准单位。最大的变化是增加了“化工热力学的应用与展望”这一章， 在此章中先总结了化工热力学在化工计算及设计中的应用和重要性，然后对化工热力学的发展 进行了展望。增加这一章的目的是激发学生学习本课程的兴趣，使学生更好地理解化工热力学 的精髓，也有助于学习与化工热力学有关的课程，包括毕业设计及今后的专业工作。 书中所附的“参考文献”是编写本书时所参考引用过的，也包括近几年国内外部分化工热 力学及相关分支的重要教材或著作。 本书由马沛生、李永红主编，马沛生编写第1、7、8、10、11、12章及附录，李永红编写 第3、9章，杨长生编写第4章，夏淑倩编写第2章，常贺英编写第5章，陈明鸣编写第6章 书中难免有不当之处，欢迎读者批评指正。 编者 2009年4月
第二版前言 本书于 2005 年出版后，在多所高校中得到使用 在此深表谢意!同时我们感到应对本书 及时修订改进 在第 版中我们坚持通用型的特色，力图使本书适用范围更广，并且更关注化工热力学的 实用性，特别是在化工计算或设计中的应用 书中调整了部分内容，例如增加了热泵精锢，氨 的的图单位改用国际标准单位 最大的变化是增加了"化工热力学的应用与展望"这一章 在此章中先总结了化工热力学在化工计算及设计中的 用和重要性，然后对化工热力 学的发 进行了展望 增加这一章的目的是激发学生学习本课程的兴趣，使学生更好地理解化工热力学 的精髓，也有助于学习与化工热力学有关的课程，包括毕业设计及今后的专业工作 书中所附的"参考文献"是编写本书时所参考引用过的，也包括近几年国内外部分化工热 学及 分支的重要教材或 本书由马沛生、李永红主编，马沛生编写第 10 11 及附录，李永 编写 章，杨长生编写第 章，夏淑倩编写第 章，常贺英编写第 章，陈明鸣编写第 书中难免有不当之处，欢迎读者批评指正 编者 2009
圆图■第一版前言■■ 化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，是化学工艺或化学工程学科的学生所必须掌 握的，因此是化工类专业所必修的基础技术课程。 编者们在多年的教学实践中，深感作为大学课程，化工热力学教材不必追求过深，在不失 热力学体系严谨性的同时，务必使学生能体会化工热力学的实用性，目标是使学生有能力、有 兴趣在课堂内学习，并减少学生对本课程的“恐惧感”。考虑到近年精细化学品生产的发展及 环境热力学的兴起，我们力图使本教材成为一本使用面广、更易为学生接受的“十五”教材。 我们认为本书的特点如下。 (1)化工热力学是一门非常实用的课程，虽然有许多抽象的概念和复杂的公式，但其目的 绝不限于概念的推演和现象的解释，更要定量地给出求取能量或组成的方法，因此在化工计算 及设计中有直接的应用。本书注意讲清应用，力图使学生能更好理解及掌握抽象的概念及复杂 的公式。 (2)化学品对环境的影响越来越显著，成为社会发展的大问题，也成为化学工业能否发展 的关键，同时也是化工进入环保企业的契机。环境热力学已成为新的交叉学科，为使化工类学 生能掌握环境热力学知识，也使环境类学生能进入化工热力学领域，本教材加人一章进行 讨论。 (3)化工热力学已成功地在石油化工中建立了计算方法体系，但对摩尔质量大的精细化学 品尚很难推广使用。本书增加了“化工热力学在精细化工中的应用”一章，力图闸明化工热力 学在精细化工应用中的特点及难点，希望使化工热力学在化工各方面（包括制药）都能应用， 甚至扩大到环保工程专业。 (4)本书在处理模型与计算方法时，更偏重于计算方法，对所用的模型指出其来源，但不 作微观推导。总之，本书属经典热力学范围，建议把分子热力学的要求安排在硕士层面上。 (⑤)本书的重点在于能量计算及组成计算，中心内容是pVT关系、逸度和活度、相平 衡，书中也包括了少量工程热力学内容，例如在化工中常用的制冷原理及计算。 (6)在化工热力学计算中，一要模型，即提供计算方法及计算式：二要数据。如果缺乏数 据，再好的计算方程也无法投入使用，因此化工数据已成为化工热力学的一个重要分支。本书 加入“物性数据的估算”这一章，介绍化工数据中的一些入门知识。 (?)考虑到反应热的计算比化学平衡计算更重要，本书补人一些热化学内容，压缩了部分 化学平衡内容。 (8)国内目前化工热力学课时有所差异，还要考虑自学之用，所以本书编排有弹性。本书 分为两部分，前一部分（主修部分）共9章，后一部分（辅修部分）共3章，教师可按不同情 况做出变动，若为少学时，大体上只能学习主修部分。另有附录，提供了约200个石油化工中 常用物质的一批数据，相当于一个小型数据库，除供本书的例题及习题使用外，还可供读者在 石油化工的热力学计算中使用。 (9)本书除作为教材外，也可供化工设计院、研究院、化工厂、环境化工工作者作为热力 学方面的参考书。 本书由马沛生主编，并编写第1章、第8章、第9章、第10章、第11章、第12章及附 录。夏淑倩编写第2章、第3章及第5章的第5~7节。常贺英编写第4章及第7章。陈明鸣
第-版前言 化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，是化学工艺或化学工程学科的学生所必须掌 握的，因此是化工类专业所必修的基础技术课程 编者们在多年的教学实践中 ，深感作为大学课程，化工热力学教材不必追求过深，在不失 热力学体系严谨性的同时， 务必使学生能体 热力学的实用性，目标是使学生有能力 、有 兴趣在课堂内学习，并减少学生对本课程的"恐惧感"。考虑到 近年精细化学品生 发展及 环境热力学的兴起，我们力图使本教材成为一本使用面广、更易为学 接受的"十五"教材 我们认为本书的特点如下。 (1)化工热力学是一门非常实用的课程，虽然有许多抽象的概念和复杂的公式，但其目的 绝不限于概念的推演和现象的解释，更要定量地给出求取能量或组成的方法，因 在化工计算 及设计中有直接的应用。本书注意讲清应用，力图使学生 能更好理解及掌握抽象的概念及复杂 的公式 (2) 化学品对环境的影响越来越显著，成为社会发展的大问题，也成为化学工业能否发展 的关键，同时也是化工进入环保企业的契机 环境热力学已成为新的交叉学科，为使化工类学 生能掌握环境热力学知识，也使环境类学生能进入化工热力学领域，本教材加入 进行 讨论 (3) 化工热力学已成功地在石油化工中建立了计算方法体系，但对摩尔质量大的精细化学 品尚很难推广使用 本书增加了"化工热力学在精细化工中的应用"一章，力图阐明化工热力 学在精细化工应用中的特点及难点，希望使化工热力学在化工各方面(包括制药)都能应用， 甚至扩大到环保工程专业 (4) 本书在处理模型与计 方法时，更偏重 计算方法，对所用的模型指出其来源，但不 作微观推导 总之，本书属经典热力 范围，建议把分子热力 的要求安排在硕士层面上。 (5) 本书的重点在于能量计算及组成计算，中心内容是 -V-T 关系、逸度和活度、相平 衡，书中也包括了少量工程热力学内容，例如在化工中常用的制冷原理及计算 (6) 在化工热力学计算中， 一要模型，即提供计算方法及计算式;二要数据 如果缺乏数 据，再好的计 方程也无法技人使用，因此化工数据已成为化工热力 重要分支。 本书 加入"物性数据的估 "这一章 ，介绍化工数据中的 些人门知识 (7) 考虑到反应热的计算比化学平衡计算更重要，本书补入一些热化学内容，压缩了部分 化学平衡内容 (8) 内目前化 热力 学课时有所差异，还要考虑自学之用，所以本书编 有弹性 本书 分为两部分，前一部分(主修部分 章， 部分(辅修部分)共 ，教师可按 同情 况做出 变动 若为少学时，大体上只能学习主修部分 另有附 ，提供了约 00 油化工中 常用物质的一批数据，相 当于一个小型数据 ，除供本书的例题及习题使用外，还可供 者在 石油化工的热力学计算中使用 (9) 本书除作为教材外，也可供化工设计院、研究院、化工厂、环境化工工作者作为热力 学方面的参考书 本书由马沛生主编，并编写第 、第 、第 10 11 及附 录。夏 情编写第 章及第 节。常贺英编 章及第 章。 陈明呜
编写第5章的第1一4节及第6章。 如需教学辅助材料，请登录天津大学化工热力学教学网站htp:1/202.113.13.67 course/reli。 作者力图使本书具有特色，有更大的适用面，有更强的实用性，易于理解，并为后继课程 (分离工程、反应工程等)打好基础。但本书内容变化较大，加之作者水平有限，对化工热力 学的理解未必很深入，不当之处敬请批评指正。 编者 2005年3月
编写第 章的第 ~4 节及第 如需教学辅助材料，请登录天津大学化工热力学教学网站 http // 202. 11 3. 13. 67/ co urs e/ r eli 0 作者力图使本书具有特色，有更大的适用面，有更强的 用性， 于理解， 后继课程 (分离工程、反应工程等)打好基础 但本书内容变化较大，加之作者水平有限，对化 热力 的理解未必很深入，不当之处敬请 评指正 编者 2005
配图■目 录■■ 主修部分 第1音绪论， 3.2焙变和搞变的计算 38 1.1热力学发简中 3.2.1单相流体焓变的计算 ,38 31 化工热力学的主要内笔 3.2.2 单相流体变的计算 46 1. 化工热力学的研究方法及其发展 3.2.3 蒸发焓与蒸发城 1.4 化工热力学在化工中的重要性· 3.2.4真实气体热容计算 第2章流体的pV-T关系 3.3热力学件质图表 54 21 纯物质VT的相行为 3.3.1热力学性质图. .54 22 流体的状态方程 3.3.2热力学性质表 2.2.1 理想气体状态方程 本章小结 2.2.2 维理方积 习题· 61 022 立方型状态方程. 第4章热力学基本定律及其应用 .63 2.2.4 硬球扰动状态方程 12 4.1 热力学第 定律 63 225 多参数状态方码 13 能量的种类 63 2.3对比态原理及其应用 4.1.2热力学第一定律的数学表达式 2,3.1对比态原理 14 能量平衡方程 .65 929 三参数对比态原理 14 4.2热力学第二宗律 .67 2.4尊遍化状态方程 4.2.1 与增原理 6 24. 普遍化第 二维里系数 19 4.2.2 产生与嫡平衡 2.4.2 普遍化立方型状态方程 2 4.3能量的质量和级别 70 2.5流体VT关系式的比较 23 4.4理想功、损失功与热力学效率 71 2.6直实流体混合物的T关系 4.4.1 理相功 2.6.1 混合规则 损失功 2.6.2 流体混合物的虚拟临界参 25 4.4.3热力学效率 2.6.3 气体混合物的第二维里系数 4.5有效能和无效能 73 2.6.4混合物的立方型状态方程 27 4.5.1有效能定义 73 2.7液体的VT关系 4.5.2稳流过程有效能计算 74 2.7.1 饱和液体体积 4.5.3 无效 76 2.72 压缩液体 过冷液体) 体积 30 4.5.4有效能、无效能、理想功和损失功 2.7.3 液体混合物的pVT关系. 30 之国的关系 76 本查小结 31 .5.5有效能效率 76 可期， 4.6化工过程热力学 分析的三种方法及其比较 第3章 单组元流体及其过程的热力学 4.6.1 三种分析方法 性质 34 4.6.2三种热力学分析方法的比较 77 3.1热力学性质间的关系 34 4.7合理用能的基本原则 78 31.1热力学基本方程 4.8气体的压 78 3.1.2 Ma 1(麦克斯韦尔)关系式 4.81 单级往复式压缩机的功耗 79 3.1.3汽液平衡系统的热力学性质关系 38 4.8.2多级压缩4.80
王幢韶妇 章绪论. . . 2 1. 1 热力学发展简史. . 1. 2 热力学的主要内容. . 3 1. 3 热力 的研究方法及其发展 . 3 1. 4 力学在 工中 重要性 . 章流体的 Jr V-T 关系. 2. 1 纯物质 p- 的相行为. . 2. 2 流体的状态方程. 6 2. 2. 1 理想 体状态方程. 2. 2. 2 维里方程. 7 2. 2. 3 立方型状态方程. 2. 2. 4 硬球扰动状态方程 . 12 2. 2. 5 多参数状态方程 . 13 2. 3 对比态原理及其应用 . 14 2.3. 1 对比态 . 14 2. 3.2 三参数对比态原理 . 14 2. 4 普遍化状态方程 . . 2.4. 1 普遍 第二维里系数 . . 19 2. 4. 2 普遍 立方型状态方程 . 21 2. 5 流体户 关系式的比 . 23 2. 6 真实 流体混 物的户 关系 . . . 24 2.6. 1 混合规则 . . 25 2. 6. 2 流体混合物的虚拟临界参数 . 25 2. 6. 3 体混合物的第 维里系数 . 26 2. 6. 4 混合物的立方型状态方程 . 27 2. 7 体的 p- 关系 . m 2.7. 1 饱和液体体积 . 29 2. 7. 2 压缩液体( 冷液 )体积 . 30 2. 7.3 液体混合物的 p- 丁关系- . 30 . . . 习题 . . . 32 单组元流体及其过程的热力学 性质. . . 34 3. 1 热力 间的关系 . 34 3. 1. 1 热力 学基本方程 . 34 3.1. 2 Maxwel (麦克斯韦尔)关系式 . 35 3. 1. 3 汽液平衡系统的热力 性质关系 . 38 3. 2 始变和恼变的计算 . 38 3. 2. 1 单相流体始变的 . 38 3. 2. 2 单相流体恼变的计算 . 46 3. 2. 3 蒸发始与蒸发恼 . . 50 3. 2. 4 真实气体热容计算 . . 53 3. 3 热力 学性质图表 . . . . . 54 3.3. 1 热力 学性质图 . . 54 3.3. 2 热力 性质表 . . 本章小结. . . . 61 习题 . . . . 热力学基本定律及其应用 . 63 4. 1 热力学第一定律 . 63 4. 1. 1 能量的种类 . . . 63 4. 1. 2 力学第 定律 的数学表达式 能量平衡方程 . 65 4. 2 热力 学第二定律 . 67 4. 2. 1 '脑与 搞增原理 . 68 4. 2. 2 '脑产生与情平衡 . 70 4. 3 量的质量和级别 . 70 4. 4 理想功、损失功 热力学效率 . 71 4.4. 1 理想功 . 71 4. 4. 2 损失功 . . 72 4. 4. 3 力学效率 . 72 4. 5 有效能和无效能 . 73 4. 5. 1 有效能定义 . 73 4. 5. 2 稳流过程有效能计算 . 74 4. 5. 3 无效能 . . . 76 4. 5. 4 有效能、无效能、理想功和损失功 的关系 . . 76 4. 5. 5 有效能效率 . . 76 4. 6 工过程热力学分析的 种方法及其比较 . 76 4.6. 1 种分析方法 . . 77 4.6. 2 种热力学分析方法的 比较 . 77 4. 7 合理 能的基本原则 . 78 4. 8 体的压缩 . 78 4.8. 1 单级往复式压 机的功耗 . 79 4. 8. 2 级压缩 . . . 80
4.9气体的膨张 5.7超额性质. 44140 4.9.1 节流膨胀 58 活度系数模型 4.9.2 绝热做功膨胀 85 5.8, 正规溶液模型 144 4.9.3气体通过喷管的膨张 85 5.8.2 Whol型方程 144 4.10蒸汽动力循环， 87 5.8.3无热溶液模型 146 4.10.1Car 循环 5.8.4局部组成型方程147 4.10.2 Rankine循环 本章小结 15 4,10.3 Rankine循环效率的提高 习题 4.11制冷循环 91 第6章相平衡 154 4.11.1理相封给后环： 91 6.1 相平街基础 154 4.11.2装气压制冷循环 6.1.1 平衡判据 154 4.11.3 吸收式制冷循环 06 61.2 4.11.4 喷射式制冷循环 6.2 互溶系统的汽液平衡关系式 4.12热泵及其应用 98 6.2.1状态方程法(E0S法) 156 4.12.1热泵及其热力学计算 98 6.2.2活度系数法 156 4.12.2热泵结榴 98 6.2.3 方法比较 15 4.13深冷循环与气体液化 6.3 低压下汽液平衡 15 4.13. Linde(林德)循环 6.3. 中、低压下 二元汽液平衡相图 4.13.2 Claude(克劳德)循环. 103 6.3.2中、低压下泡点和露点计算 162 4.14制冷剂和载冷剂的选择 104 6.3.3低压下汽液平衡的计算. 165 4.14.1制冷剂的洗择 6.3.4烃类系统的K值法和闪装计算 16 41A.2 载冷剂的选择 105 6.4高压汽液平衡 17 本章小结 6.4. 高压汽液平衡相图 1 习题 106 6.4.2 高压汽液平衡的计算 17 第5章均相混合物热力学性质 109 6.5汽液平衡数据的热力学一致性检验 177 5.1组成系统的执力学关系 6.5.1积分检验法（而积检验法】 177 偏摩尔性 .5.2微分检验法（点检验法） 178 5.2. 偏摩尔性质的引入及定义 6. 平衡与稳定性 8 5.2.2 偏摩尔性质的热力学关系 112 6.7 其他类型的相平衡.+. 5.2.3信摩尔姓质的计直，。. 114 6.7,1液液平衡 183 5.24Ghhs-Dhem方程. 117 6.7.2汽液液平衡 186 83 逸度和逸度系数 11g 6.7.3 气液平衡 188 5.3.1 逸度和逸度系数的定义 119 6.1.4 固液平衡 193 5.3.2 混合物的逸度与其组元逸度之间的 6.7.5 气固平衡和固体（或液体）在 关系 121 留临界流体中的溶解度 197 532 温度和压力对溴度的影响一 122 本章小结 198 逸度和逸度系数的计算 23 199 5.3.5 液体的逸度 第7章 物性数据的估算 5.4理想混合物. 132 7.1 化工数据概要.： 201 5.4.1理想混合物的逸度 132 7.2 估算的必要性及要求. 202 5.4.2理想混合物和非理想混合物 123 7.3对比态法. 203 5,5活度和活度系数 7.31 参数法 203 5.5.1 活度和活度系数的定义 13 7.32 5.5.2 标准态的选择. 13 7.3.3使用沸点参数的对比态法. 203 5.5.3活度系数y与y的关系 137 7,3.4使用第四参数（极性参数）的对比 5.6混合过程性质变化 138 态法 204
4. 9 气体的膨胀 . m 4.9. 1 节流膨胀 . 81 4. 9. 2 绝热做功膨胀 . . 83 4. 9. 3 气体通过喷管的膨胀 . 85 4. 10 蒸汽动力循环. . 87 4. 10. 1 Carnot 循环. . . 87 4. 10. 2 Rankine 循环. 88 4. 10. 3 Rankin 循环效率的提高. 89 4.11 冷循环 . . . 4. 11. 1 理想制冷循环 . . . 91 4. 11. 2 蒸气压缩制冷循环. 92 4. 11. 3 吸收式制冷循环. . 96 4. 11. 4 喷射式制冷循环 . . 97 4.12 泵及其应用. . . 98 4. 12. 1 热泵及其热力学计算. . 98 4. 12.2 热泵精馆 . . . . 98 4. 13 深冷循环与气体液化 . 101 4. 13. 1 Linde (林德)循环. . 101 4. 13. 2 Claude (克劳德)循环. . 03 4. 14 剂和载冷剂的选择 . 104 4. 14. 1 制冷剂的选择 . . . 104 4. 14. 2 载冷剂的选择 . 105 本章小结 . . 06 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 均相混合物热力学性质 . 09 5. 1 变组成系统的热力学关系 . 09 5. 2 摩尔性质. . 11 1 5.2. 1 偏摩尔性质的引人及定义. 111 5. 2. 2 偏摩尔性质的热力学关系. 11 5. 2. 3 偏摩尔性质的计算. 114 5. 2. 4 ibbs- Du em 方程 . . 11 5. 3 逸度和逸度系数. . . 11 9 5.3. 1 逸度和 度系数 定义 . 11 5. 3. 2 混合物的逸度与其组元逸度之间的 关系 . . . . . . . . . 121 5.3. 3 温度和压力对逸度的影响. 122 5. 3. 4 逸度和逸度系数的计算. 123 5.3. 5 液体的逸度. . . . 130 5. 4 理想混合物. . . . 132 5.4. 1 理想混合物的逸度. . 132 5. 4. 2 理想混合物和非理想混合物. 133 5. 5 活度和活度系数. . . 134 5. 5.1 活度和活度系数的定义. . 134 5. 5. 2 标准态的选择 . 35 5. 5. 3 活度系数 关系 . 137 5. 6 混合过程性质变化. . . 138 5. 7 超额性质. . 40 5. 8 活度系数模型. . . 5. 8. 1 正规溶液模 . 44 5. 8. 2 Whol 型方程 . 144 5. 8. 3 无热溶液模型. 46 5. 8.4 局部组成型方程. 147 本章小结 . 151 习题 . . 152 章相平衡 . . 154 6. 1 相平衡基础 . . . 6. 1. 1 平衡判据 . 154 6. 1. 2 相律. 55 6. 2 互溶系统的汽液平衡关系式. 55 6. 2. 1 状态方程法 (EOS . 6. 2. 2 活度系数法 . 56 6.2. 3 方法 比较 . . 57 6. 3 、低压下汽液平衡 . 59 6. 3. 1 中、低压下二元汽液平衡相图. 60 6.3.2 中、低 下泡点和露点计算. 162 6. 3.3 低压下汽液平衡的计 . 65 6. 3. 4 怪类系统的 法和问蒸计算 . 168 6. 4 高压汽液平衡. . . 73 6. 4. 1 高压汽液平衡相图 . . 73 6. 4. 2 高压汽液平衡的计算. 75 6. 5 汽液平衡数据的热力学一致性检验. 177 6.5.1 积分检验法 (面积检验法) . . 177 6. 5. 2 微分检验法(点检验法) . 178 6. 6 平衡与稳定性. . . 180 6. 7 其他类型的相平衡 . 183 6. 7. 1 液液平衡 . . 83 6. 7. 2 汽液液平衡 . . 86 6. 7. 3 气液平衡. . . 188 6. 7. 4 固液平衡 . . 193 6. 7. 5 固平衡和固体(或液体)在 超临界流体中 溶解度 . 本章小结 . 198 习题 . . 199 物性数据的估算. . 20 7. 1 工数据概要 . . 20 7. 2 的必要性及要求 . . 202 7. 3 对比态法 . . 203 7. 3.1 二参数法 . 203 7. 3. 2 三参数法 . . 203 7. 3. 3 使用沸点 的对比态法 . 203 7. 3. 4 使用第四 数(极性 数)的对比 态法 . . . 204
1,3.5使用量子参数（第五参数）的对比 8.1环境热力学与一股化工热力学的异同.226 态法. .204 8.2辛醇/水分配系数 7.3.6对比态法和状态方程法.205 8.2.1定义和应用 227 7.4基团贡献法 .205 82.2估算方法 228 .4. 概述 20 83 有机溶剂 /水分配系数 23 7.4.2发展和分类 *.206 8.4水溶解度 234 7.4.3沸点和临界性质的估算 基团 8.4.1热力学关系 234 法的一组实例. .207 8.4.2估算方法 236 7.5蒸气压的估算 ,214 8.5空气/水分配系数 239 7.5.1 对比态法 8.5.1 定义和热力学关系 23 7.5.2基团责献法 21 8.5.2 用基团贡献法估算 24 7,6纯气体黏度的估算. 220 8.6土壤成沉积物的吸附作用 241 7.6.1势能函数法计算 221 8.6.1吸附等温线. 241 7.6.2对比态法估算 222 8.6.2几种分配系数 241 本章小结 22 本章小结 242 习题 22 习题 242 第8章环境热力学. 226 辅修部分 第9章化学反应热和反应平衡 244 10.2 精细化学品的基础物性 260 9.】化学反应的热效应.244 10.3精细化工中的热化学计算 26】 9.1.1标准燃烧热 *244 10.4精细化工中的相平衡计算 .261 9.1.2 标准生成执 245 本章小结 262 9.1.3 标准反应热 2 习题 262 9.1.4 温度对标准反应热的影响. 246 第11章相平衡的估算 26 9.1.5工业反应热效应的计算. 247 本章小结。 274 9.2化学反应平衡. 248 第12章化工热力学的应用与屈望. 275 92.1化学反应讲度 249 12.1 化工计算中应用化工热力学的几个 9.2.2 标准生成Gibbs自由能 实例 27 9.2.3 化学反应平衡的判据. 25 12.2化工热力学与化工设计 9.2.4化学反应平衡常数. 252 12.3化工热力学在能源与环境中的应用·278 9.2.5温度对平衡常数的影响.253 124 化工计算软件中的化工热力学 .278 9.2.6单一反应平衡组成的计算. 254 12.5 化工热力学发展和展望 278 本章小结 257 12.5.1 分子热力学与化工热力学 278 习题 258 12.5.2化工热力学展望 第10章化工热力学在精细化工中的应用.259 本章小结 4.44,:280 10.1化工热力学在精细化工中应用的特点.259 习题 280 本书总结 281 附 泉 附录一 基本常数表 附录三 些物质的基本物性数据 .283 附录二常用单位换算表 附录四一些物质的标准热化学数据.288
8. 1 环境热力学与一般化工热力学的异同. 22 8. 2 辛醇 水分配系 . . 22 8. 2. 1 定义和应用. . . 227 8. 2. 2 估算方法. . 228 8. 3 有机溶剂 水分配系数 . 233 8. 4 水溶解度. . 234 8. 4. 1 热力 学关系 . . 23 8. 4. 2 估算方法. . . . 236 8. 5 空气 水分配系数 . . 239 8. 5. 1 定义 和热力学关系. . . 239 8. 5. 2 用基团贡献法估算. 240 8. 6 土壤或沉积物 的吸 作用. 24 8. 6. 1 吸附等温线. 241 8. 6. 2 几种分配系数 . 241 本章小结 . . 242 习题 . . 242 辅幅画妇 化学反应热和反应平衡 . 244 9.1 学反应的热效应. 244 9. 1. 1 标准燃烧热. . . 44 10. 2 精细化 品的基础物性 . . 260 10. 3 精细化工中的热化学计算 . . 26 1 10. 4 精细化工中的相平衡计算 . 26 1 9. 1. 2 标准生成热 . . 245 本章 . . 262 9. 1. 3 标准反应热. . 46 习题 . . . . . 262 9. 1. 4 温度对标准反应热的 . 46 11 相平 的估算 . . . 63 9. 1. 5 反应 效应的计算 . 247 9. 2 学反应 . 248 9.2. 1 学反应进度 . 249 9. 2. 2 标准生成 Gi bb 自由能 . . 25 9.2. 3 学反应平衡的判据 . 25 9. 2. 4 学反应平衡常数 . . 252 9. 2. 5 温度对平衡常数的 响. 253 9. 2. 6 单一反应平衡组成的计 . 254 本章 . 257 习题 . 258 10 化工热力学在 细化工中的应用 259 本章 . 274 12 化工热力学的应用与展望 . 275 12. 1 工计算中应用化工热力 学的几个 . . 275 12.2 工热力 学与化工设计 . 276 12. 3 化工热力学在能源与环境中的应用 . 278 12. 4 软件 中的 工热力学 . . 278 12. 5 力学发展和展望 . 278 12.5.1 分子热力学与 工热力学 . 278 12. 5. 2 工热力学展望 . 279 本章 . . . 280 10.1 热力学在精细 应用的特点 259 习题 . 280 藏布目结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 阳羡 录一 基本常数表 . . . 282 一些物质的基本物性数据 . 283 常用单位换算表 . 282 一些物质 标准热化学数据 . 288
附录五一些物质的Antoine方程系数.294 附录十氨的tS图. 319 附录六 一些物质的理想气体热容温度关联式 附录十一氨的lnb-H图. 320 .302 R12(CC1F)的lnp-H图.321 附录七 些物质的液体热容温度关联式 附录十 R22(CHCIF,)的mp-H图 .322 系数 .305 主要符号表.323 附录八水和水蒸气表. +4.307 参考文献 325 附录九空气的TS图 318
附录五 一些物质的 nt in 方程系数. 294 录六 些物质的理想气体热容温度关联式 系数 . . 302 附录七 些物质的液体热容温度关联式 系数 . . 305 录八水和水蒸气表 . . 307 空气的下 . 318 氨的 t-S . 319 一氨的 lnρ 图. . 320 附录十 R1 2(CC1,F, lnρH 图. 321 附录十 R22 (C 1F lnp . 322 主要 号表 . . 323 参考文献 . . . 325
主修部分
主修司负
■圈■第1章绪 论■■题 1.1热力学发展简史 热力学的研究是从人类对热的认识开始的。1593年，伽利略制出了第一支温度计，使热 学研究开始定量。温度计的制作与改进、测温物质的选择，带动了与物质热性质有关的研究， 如相变温度（熔点、沸点等）、相变热、热膨胀等。当时人们还不了解温度计测出的是什么物 理量，还以为测得的是热量。直到1784年，有了比热容的概念，才从概念上把“温度”与 “热”区分开。18世纪中期以前，许多科学家认为热是一种无质量的物质，即所谓热质说。直 至18世纪末至19世纪中叶，多人分别用实验证明热不是一种物质，而是一种运动形态，即热 是由物体内部运动激发起来的一种能量（热动说）。 蒸汽机的发明及使用范围扩大，从工业应用上提出了热与功转换问题，1824年Carno (卡诺)提出了理想热机的设想，通过一个循环过程，研究其热与功之间的关系，为热功转换 的热效率给出一个上限。这种研究方法，在工程上为热机设计指出了方向，而且有理论高度， 可以说是热力学这门学科的萌芽。由此也可知热力学研究从一开始是被工程应用所推动的，研 究成果又可以为工程发展服务。 热力学(thermodynamics)这个中英文字本身就是把热与力结合起来的，这也说明时 代需要研究机械运动、热、电等各种现象的普遍联系及其定量规律。首先论证的是热力 学第一定律。1738年Bernolli(伯努利)的机械能守恒定律提出了第一个能量守恒的实 例。1824年出现了第一个热功当量，并闸述了能量相互转化及守恒的思想。Joule(焦 耳)反复测定了热功当量，同时也有多位科学家独立地提出了热力学第一定律，该定律 也彻底否定了热质说。 1850年Clausis(克劳修斯)进一步发展了Carnot的设想，证明了热机效率，并指出热不 能自动（无代价地）从低温转向高温，1854年他正式命名了热力学第二定律， 第一定律和第二定律的建立，为热力学奠定了理论基础，l913年Nernst(能斯特)补充 了关于热力学零度的定律，称为热力学第三定律。1931年Fowler补充了关于温度定义的定 律，称为热力学第零定律，热力学的发展更趋于完善。 在热力学发展初期，所讨论的只是热、机械能和功之间的互换规律，对热机效率的提高有 很好的指导作用，也促进了工业革命的发展。 热力学规律具有普遍性，它虽然起源于热功及物理学科，但又扩充到化学、化学工程、动 力工程、生物学（工程）、环境科学（工程）等领域，在结合过程中又有发展，或形成新的学 科分支。一般热力学与动力工程结合产生了工程热力学分支，它不但讨论能量转换规律，并结 合锅炉、蒸汽机、压缩机、汽轮机、冷冻机、喷管等设备，讨论工艺条件与功能转换之间的定 量关系。热力学与化学相结合，产生了化学热力学，它在热力学内容中补人化学反应的内容 给出反应热和反应平衡的定量计算方法，又考虑了化合物众多的特点，并增加了溶液热力学性 质的内容。热力学与化工相结合，形成了化工热力学，它包括化学热力学的内容，更强化了组 成变化规律的讨论，要更严格计算产物与反应物在各种条件下的化学平衡组成，更要解决各种 相平衡问题，并能计算各种条件下各相组成
章绪 1. 1 热力 展简 热力学的研究是从人类对热的认识开始的 1593 年，伽利略制出了第一支温度计，使热 学研究开始定量 温度计的制作与改进、测温物质的选择，带动了与物质热性质有关的研究， 如相变温度(熔点、沸点等)、相变热、热膨胀等 当时人们还不了解温度计测出的是什么物 理量，还以为测得的是热量 直到 17 年，有了比热容的概念，才从概念上把"温度"与 "热"区分开 18 世纪中期以前，许多科学家认为热是 种元质 的物质，即所谓热质说 18 世纪末至 19 世纪中叶，多人分别用实验证明热不是 种物质，而是 种运动形态，即热 是由物体内部运动激发起来的 种能 (热动说)。 蒸汽机的发明及使用范围扩大，从工业应用上提出了热与功转换问题 82 Carnot (卡诺)提出了理想热机的设想 通过 个循环过程 研究其热与功之间的关系，为热功转换 的热效率给出 个上限 这种研究方法，在 程上为热机设计指出了方向，而且有理论高度， 可以说是热力学这门学科的萌芽 由此也可知热力 研究从 开始是被工程应用所推动的，研 究成果又可以为工程发展服务 热力学( thermod namics) 这个中英文字本身就是把热与力结合起来的，这也说明时 代需要研究机械运动、热、电等各种现象的普遍联系及其定量规律 首先论证的是热力 学第一定律 1738 Bernolli (伯努利)的机械能守恒定律提出了第 个能 守恒的实 例。 1824 年出现了第一个热功当量，并阐述了能量相互转化及守恒的思想 Jou (焦 耳)反复测定了热功当量，同时也有多位科学家独立地提出了热力学第 定律，该定律 也彻底否定了热质说 18 ausis (克劳修斯)进 步发展了 Carnot 的设想，证明了热机效率，并指出热不 能自动(无代价地)从低温转向高温， 1854 年他正式命名了热力学第二定律 定律和第 定律的建立，为热力学奠定了理论基础， 1913 Nernst 能斯特)补充 了关于热力学零度的定律，称为热力学第 定律 19 Fowler 补充了关于温度定义的定 律，称为热力学第零定律，热力学的发展更趋于完善 在热力学发展初期，所讨论的只是热、机械能和功之间的互换规律，对热机效率的提高有 很好的指导作用，也促进了工业革命的发展 热力学规律具有普遍性，它虽然起源于热功及物理学科，但又扩充到化学、化学工程、动 力工程、生物学(工程)、环境科学(工程 等领域，在结合过程中又有发展，或形成新的学 科分支 一般热力学与动力工程结合产生了工程热力学分支，它不但讨论能量转换规律，并结 合锅炉、蒸汽机、压缩机、汽轮机、冷冻机、喷管等设备，讨论工艺条件与功能转换之间的定 量关系 热力学与化学相结合，产生了化学热力学，它在热力学内容中补入化学反应的内容， 给出反应热和反应平衡的定 计算方法，又考虑了化合物众多的特点，并增加了溶液热力学性 质的内容 热力学与化工相结合，形成了化 热力学，它包括化学热力学的内容，更强化了组 成变化规律的讨论，要更严格计算产物与反应物在各种条件下的化学平衡组成，更要解决各种 相平衡问题，并能计算各种条件下各相组成